Så här kommer vi till en värld fylld av förarlösa bilar

Annons

Att köra bil är en av de uppgifter som är så tråkiga, farliga och krävande att det nästan skriker att bli hanterad av robotar. Nyligen har tekniken äntligen börjat Morgondagens transport: fantastiska uppfinningar som kan förändra hur vi pendlarDen mänskliga civilisationens gång har alltid formats av transporter. Morgondagens transport kanske inte löser alla dessa problem, men det kanske löser en del – och det är viktigt att tänka efter... Läs mer att komma ikapp med sunt förnuft. Hisshöjden för självkörande bilar är en no-brainer.

1,2 miljoner människor dör i bilolyckor varje år, och 50 000 lemlästas. Vi skulle kunna rädda nästan alla dessa liv. Miljontals människor slösar bort miljarder timmar på att pendla. Nu kan de arbeta, titta på Netflix eller läsa en bok. Robotbilar skulle låta oss bli av med parkeringsplatser och bilköer.

Blinda, äldre och för unga för att köra bil skulle kunna röra sig fritt utan en mänsklig förare. Besparingarna i liv, dollar och produktivitet är oöverskådliga. Maskiner blir inte berusade, trötta eller distraherade. De följer trafiklagarna exakt. Det här är saker som alla vill ha med

långtgående konsekvenser De chockerande effekterna av Googles förarlösa bil [INFOGRAFIK]Framtiden är närmare än man kan tro. Tack vare Googles topphemliga forskningsavdelning, Google X, är förarlösa bilar nu en realitet och kan komma att nå mainstream inom en inte alltför avlägsen framtid... Läs mer — Hundra miljarder dollar frågan är, hur lång tid kommer det att ta oss att nå dit?

En värld av förarlösa bilar

Google beskriver projektet i en senaste blogguppdateringen så här:

"Ända sedan vi startade Googles självkörande bilprojekt har vi arbetat mot målet med fordon som kan bära hela bördan av att köra. Föreställ dig bara: Du kan ta en tur till centrum vid lunchtid utan en 20-minutersbuffert för att hitta parkering. Seniorer kan behålla sin frihet även om de inte kan behålla sina bilnycklar. Och rattfull och distraherad körning? Historia. […] de tar dig dit du vill med en knapptryckning. Och det är ett viktigt steg mot att förbättra trafiksäkerheten och förändra mobiliteten för miljontals människor.”

Autonoma bilar har varit något av ett hett ämne de senaste åren, med Google som ledare. Google har kört sin flotta av experimentella robotbilar mer än 1,1 miljoner kilometer utan allvarlig incident, och premiärvisade nyligen en ny låghastighets elektrisk prototyp till finjustera stadskörning – utan ratt eller bromsar alls.

Utanför Google, Toyota, Honda, och Vadställe alla har sina egna självkörande bilprojekt, även om inget av dem är i närheten av så avancerade som Googles. Faktum är att flera biltillverkare har avfärdat idén om helt autonoma bilar som alltför utmanande och istället fokuserar på förarassistansfunktioner.

Google, å sin sida, har skisserat en aggressiv tidslinje för kommersialisering, i hopp om att samarbeta med biltillverkare för att släppa autonoma fordon, som kör Googles programvara och tillverkade av tredje part före slutet av den årtionde. Faktum är att Google avser att dessa fordon ska komma ut på marknaden senast 2018. Så vad står i vägen för det målet?

Tekniska utmaningar

Googles prototyp är riktigt, riktigt bra - men den är inte perfekt. Så här fungerar bilen nu:

Robotens primära sinnesorgan är ett snurrande LIDAR-torn på bilens tak. LIDAR-tornet målar världen runt bilen med en infraröd laserstråle i mycket hög hastighet. Genom att registrera positionen och intensiteten av laserljus som reflekteras tillbaka kan en enkel maskinseendealgoritm snabbt beräkna en tredimensionell karta över föremålen runt bilen många gånger i sekunden, så att den kan identifiera föremål som bilar, fotgängare, trottoarer, och trafikkottar.

Bilen, som en sekundär betydelse, har ett antal kameror som den använder för att samla in ytterligare information om världen runt den (identifiera signaler från cyklister och andra bilar, och läsa av status för trafikljus och tecken). Slutligen har bilen en GPS, som med några meters noggrannhet talar om var den befinner sig i rymden.

Inget av dessa sinnen är tillräckligt bra, på egen hand, för att styra bilen, men genom att använda smart programvara för att smälta samman dessa datakällor kan bilen fatta intelligenta körbeslut. För att göra uppgiften enklare har Google använt streetview-bilar med LIDAR-torn på dem i åratal – bilar som tillsammans med tillhandahåller dig med konstiga resor in i det förflutna Res tillbaka i tiden med Google Street ViewGoogle Street View har varit det bästa verktyget för att resa runt i världen på åttio sekunder. Nu, en enkel men rolig uppdatering på Google Street View låter dig rulla tillbaka tiden. Läs mer , har systematiskt 3d-kartat gator över hela världen.

All denna data har noggrant taggats för att låta bilens dator veta var trafikljusen finns och vilka hastighetsgränser och filbeteckningar är för varje väg.

Roboten kan finjustera sin GPS-position genom att jämföra dess aktuella LIDAR-data med gamla 3d-kartor över gatan den befinner sig på, för att säkerställa att den inte gör det glida ut ur sitt körfält (detta gör det också möjligt för den att navigera när GPS inte är ett alternativ, som när den kör genom en tunnel eller en parkering garage). Dessutom kan bilen komma åt metadata för sin lokala miljö för att berätta när hastigheten ändras och för att veta var den ska leta efter trafiksignaler.

Denna kombination av hårdvara och mjukvara kan göra många anmärkningsvärda saker: den kan se och förutsäga cyklisters och fotgängares rörelser. Den kan identifiera byggkoner och vägar blockerade av omvägsskyltar och härleda trafikpolisens avsikter med skyltar.

Den kan hantera fyrvägsstopp, justera hastigheten på motorvägen för att hålla jämna steg med trafiken och till och med justera körningen för att göra resan bekväm för sin mänskliga last. Programvaran är också medveten om sina egna döda vinklar och uppträder försiktigt när det kan finnas korsande trafik eller en fotgängare som gömmer sig i dem.

Det finns tyvärr också vissa saker som bilen inte kan göra. Det största problemet är vädret: Googles bilar har mestadels testats i Kalifornien. I en större utrullning över hela världen kommer autonoma bilar att behöva klara sig graciöst med snabba översvämningar, tung dimma och djup snö. Vilket är ett problem, eftersom alla dessa på allvar bråkar med robotens tunglyftare: LIDAR.

Snö och stående vatten sprider laserstrålen, vilket gör det svårt att tillförlitligt samla in data, och dimma eller kraftigt regn kan dramatiskt minska avståndet som LIDAR kan se. Utan en pålitlig LIDAR är roboten bokstavligen död i vattnet.

Att åtgärda väderproblemet är fortfarande ett öppet forskningsområde. Om vi ​​har tur kan det vara möjligt att använda smarta brusfiltreringsalgoritmer för att extrahera meningsfull data även från vädermolnig LIDAR, eller flytta bördan till kamerorna, vilket gör att roboten kan fortsätta att manövrera, även om det troligen sker vid en reducerad hastighet.

Om inte, kan det bli nödvändigt att lägga till en ny uppsättning sensorer (kanske SONAR eller RADAR) för att ge roboten 3d-mappningsmöjligheter även i händelse av LIDAR-fel. Hur som helst, Google jobbar på det.

Ett djupare problem är dock det som kallas den långa svansen. Tänk på det så här: majoriteten av de körningar som självkörande bilar kommer att bli ombedda att göra är på motorvägen. För en robot är motorvägskörning lätt. Nästa användningsfall skulle förmodligen vara låghastighets stadskörning i bra väder, vilket robotar också är ganska bra på.

Tyvärr, även om dessa förmodligen representerar 90 % av alla körsituationer som bilarna någonsin kommer att möta, är de inte de enda två möjligheterna. Hur är det med parader? Vad sägs om ambulanser? Bergrutschbanor? Bilolyckor? Punkterade däck? Jaywalking hundar? Vägarbete? Tornado? Blir du skjuten av polisen?

Poängen är att när du går ner i listan över fall som bilen måste hantera, sorterat efter sannolikhet, du upptäcka att det finns ett nästan oändligt antal av dem, var och en med en liten bit av sannolikhetspajen. Du kan inte hårdkoda beteende för alla möjligheter.

Du måste acceptera att din robotbil så småningom kommer att stöta på något du inte planerat för och kommer att bete sig felaktigt. Det kan till och med få människor dödade. Det bästa du kan göra är att försöka täcka tillräckligt många fall så att roboten fortfarande är säkrare att använda än en människostyrd bil.

Just nu är Google-bilen inte tillräckligt långt ner på den listan ännu, men den börjar närma sig, och Google jobbar på att utveckla säkert reservbeteende för att säkerställa att bilen inte aktivt skadar någon, även vid mjukvarufel eller oväntad körning betingelser.

Googles metod för att bygga upp dessa fall är smart: företaget har en policy att när bilen gör ett fel, eller en människa tvingas ta kontroll, händelsen loggas, och programvaran revideras tills den kan passera simulerade versioner av samma scenario. Eventuella storskaliga ändringar av programvaran testas mot denna databas med incidenter för att säkerställa att inget har brutits av misstag.

Det finns också mjukare begränsningar – LIDAR-tornen som används av robotarna kostar för närvarande mer än $30 000. Den goda nyheten här är att detta till stor del beror på att dessa LIDAR-torn är en specialitet som bara används för ett fåtal applikationer. Massproduktion kommer säkerligen att sänka dessa kostnader.

Dessutom, om självkörande bilar används under hyttmodellen (sannolikt tillhandahållen av Googles protege, Uber), kommer det nödvändiga förhållandet mellan bilar och bilanvändare sannolikt att vara lågt: människor som åker till liknande platser kan samköras med centraliserad routingprogramvara i utbyte mot reducerade avgifter, och bilar kan hålla mer eller mindre kontinuerligt användande. Detta minskar kostnaden per användare dramatiskt, även om själva bilarna är väldigt dyra.

Juridiska utmaningar

Självkörande bilar låter ungefär som en inköpslista över saker som skrämmer tillsynsmyndigheter: autonoma robotar med dödlig kraft, störande ny teknik, mekaniserad arbetslöshet och stora företag som placerar miljontals kameror över hela världen värld.

Robotbilar kommer förmodligen att döda människor (men i en hastighet som är mycket lägre än mänskliga förare), de kommer att förskjuta miljontals lastbilar förare och hundratusentals taxichaufförer, och de kommer att förse Google med en enorm mängd personlig information om deras användare. Det behöver inte sägas att det kommer att finnas ett visst motstånd mot att få självkörande bilar legaliserade, särskilt eftersom de kräver omfattande översyn av den reglerande infrastrukturen som redan är i bruk.

För att självkörande bilar ska bli en laglig, mainstream del av våra liv, måste vi ge upp några mycket gamla juridiska föreskrifter: inklusive tanken att människan i förarsätet i en bil är ansvarig för dess handlingar.

De stater som har utfärdat preliminära regler för att tillåta testning av autonoma fordon (inklusive Kalifornien och Nevada) har använt en mängd olika juridiska genvägar för att tillåta forskningen plats.

I Kalifornien, till exempel, den person som initierar bilens resa är lagligen operatören, även om de faktiskt inte är i bilen just då. Detta är ett uppenbart otillräckligt långsiktigt svar, eftersom det innebär att (till exempel) operatören kunde laddas med DUI, även om de inte var i närheten av fordonet som de skickade under tiden dricka.

Kalifornien hoppas kunna släppa mer permanent reglering för sådana konsumentfordon i början av 2015, men Consumer Watchdog, en oberoende advocacygrupp, lobbyar för att de ska försena förordningen i arton månader för att tillåta mer noggrann trygghetstestning.

Google hoppas kunna uppmuntra lagstiftare att lägga ansvar för bilens handlingar hos tillverkarna av den självkörande hårdvaran, som de ser som det rättvisaste sättet att fördela skulden: det verkar dumt av lagen att hålla en mänsklig operatör ansvarig för beteende som de inte har kontroll över över.

De inblandade tillsynsmyndigheterna erkänna att lagstiftning för autonoma fordon är ett svårt problem:

"Vi är riktigt bra på att licensiera förare och reglera fordon och bilförsäljningsbranschen, men vi har inte mycket expertis i att utveckla den typen av standarder," sa Soublet. "Så när vi börjar närma oss saker som det, måste vi backa. Vi har inte den tekniska förmågan att göra det. Vi måste komma till detta ur ett regulatoriskt perspektiv av vad vi som avdelning är kapabla till.”

De är dock överens om att fältet är värt ansträngningen.

"Det är en fråga som drar in dig. Det är vår framtid. Vi tycker att det är väldigt spännande att arbeta på […] Brian [Soublet] och jag, vi kan inte tro att vi jobbar med det här. Det är något som kommer att förändra hur vi alla lever."

Federal reglering är på väg, men kanske inte kommer på flera år. National Highway Traffic Safety Administration släppte ett preliminärt uttalande om frågan, där den uttryckte viss entusiasm för möjligheten till helt autonoma fordon.

"Amerika befinner sig vid en historisk vändpunkt för bilresor. Motorfordon och förarnas relationer med dem kommer sannolikt att förändras avsevärt under de kommande tio till tjugo åren, kanske mer än de har förändrats under de senaste hundra åren.”

NHTSA verkar dock också oförberedd på att utfärda några tydliga regler inom överskådlig framtid, och planerar mestadels att lämna dessa regleringsfrågor i händerna på enskilda stater, vilket ökar möjligheten att dåligt reglerade stater är "döda zoner" som autonoma bilar på landsvägsresor måste undvika. Det är här de goda nyheterna börjar. Den hoppfulla mamman till dessa maskiner är Google, som också råkar vara en av de största lobbyn i USA (den ligger på åttonde plats och slår ut Boeing och Lockheed Martin). Google är väl förberett att vägleda reglering till en form som är vänlig för framtiden för autonoma fordon.

Vägen framför

Om det finns ett enkelt budskap att ta bort från situationen just nu, så är det detta: utmaningarna som återstår att lösa innan autonoma fordon kan bli mainstream är svåra och betydande. Tekniken och den juridiska infrastrukturen finns för närvarande inte på plats för att tillåta dessa fordon att verkligen uppfylla sin potential. Men dessa problem är också väldefinierade, lösbara och undersöks av några av de smartaste människorna på planeten.

Det finns en mycket god chans att tekniken, åtminstone, kommer att vara redo att distribueras på testmarknader som Kalifornien och Nevada senast Googles preliminära datum 2018. Det finns en ännu bättre chans att tekniken inom tio år kommer att radikalt ha förändrat hur nästan alla på jorden lever sina liv.

Dessa förändringar kommer att sträcka sig från bilkultur (slutet på bilägandet som en övergångsrit för vuxna), hur människor arbetar och umgås och hur vi designar våra städer. Om dessa utmaningar kan mötas kommer det att vara den viktigaste förändringen i transporter sedan bilens uppfinning.

Funktionsbild: "Kärleksbuggan", av JD Hancock
Bilder: "Google självkörande bil på Datorhistoriska museet", av Don DeBold,"Google självkörande bil", av Roman Boed, "Toyota självkörande bil", David Berkowitz, "Velodyne High-Def LIDAR", Steve Jurvetson